一種電壓檢測電路及電壓測量方法與流程

本發明涉及電路領域，具體涉及一種電壓檢測電路及電壓測量方法。

背景技術：

單節鋰電池可以直接給單片機供電，當用戶使用單節鋰電池進行供電時，為了及時觀察鋰電池的剩余電量以便采取相應措施，需要對鋰電池的電壓進行檢測。如在一些便攜式發光二極管(Light Emitting Diode，簡稱LED)燈具中可以通過對鋰電池的電壓進行檢測，從而可以在鋰電池剩余電量不足時及時更換鋰電池。

目前，對鋰電池電壓的檢測主要是通過兩個分壓電阻來對對鋰電池的電壓進行采樣，從而計算得到鋰電池的電壓并估計剩余電量，但是利用該方法檢測鋰電池的電壓時，需要在原有的電路中接入兩個分壓電阻來計算，并且分壓電阻是直接接在電池上，沒有關斷措施，所以即使是在LED燈具不工作的狀態下，依然有電流流過這兩個分壓電阻，造成待機電流大，資源浪費，從而需要一種更為簡便地檢測鋰電池電壓的方法。

技術實現要素：

本發明實施例提供了一種電壓檢測電路及電壓測量方法，以期可以更簡便地檢測鋰電池的電壓。

本發明實施例第一方面提供一種電壓檢測電路，包括：

參考電壓發生電路和單片機；

所述參考電壓發生電路的輸出端與所述單片機的基準電壓輸入引腳連接，所述參考電壓發生電路的供電端接工作電壓，其中，所述參考電壓發生電路用于給所述單片機提供參考電壓，并將所述參考電壓通過所述輸出端輸出到所述單片機；

所述單片機的電源引腳接電源電壓，所述單片機用于通過檢測所述單片機的帶隙電壓，并利用所述帶隙電壓與電源電壓之間的關系表達式計算所述電源 電壓。

其中，所述參考電壓發生電路包括電阻和穩壓源，所述穩壓源的控制端和所述穩壓源的取樣端連接，并與所述電阻的一端連接，所述穩壓源的地引腳接地，所述電阻的另一端接輸入電壓，所述穩壓源的取樣端為所述參考電壓發生電路的輸出端。

其中，所述單片機的型號為HT66F006，所述單片機的基準電壓輸入引腳與所述穩壓源的取樣端連接，所述單片機的電源引腳接電源電壓，所述單片機的地引腳接地。

其中，所述單片機的第五輸入輸出引腳與所述參考電壓發生電路的電壓輸入端連接，用于利用所述單片機的第五輸入輸出引腳為所述參考電壓發生電路提供工作電壓。

其中，所述參考電壓發生電路的電壓輸入端接電源電壓。

其中，所述穩壓源的型號為TL431。

本發明實施例第一方面提供一種電壓測量方法，應用于本發明實施例第一方面提供的電壓檢測電路，包括：

檢測所述單片機的所述內部帶隙電壓；

根據所述內部帶隙電壓與所述電源電壓的關系表達式計算所述電源電壓。

其中，所述內部帶隙電壓與所述電源電壓的關系表達式為線性表達式y＝kx+b。

其中，所述檢測單片機內部帶隙電壓之前，所述方法還包括：

確定所述內部帶隙電壓與所述電源電壓的線性表達式y＝kx+b。

其中，所述確定所述內部帶隙電壓與所述電源電壓的線性表達式y＝kx+b，包括：

分別采集兩次不同的參考電源電壓以及所述兩次不同的參考電源電壓分別對應的參考內部帶隙電壓；

利用所述兩次不同的參考電源電壓與所述參考內部帶隙電壓確定所述內部帶隙電壓與所述電源電壓的線性表達式y＝kx+b。本發明通過單片機檢測單片機的內部帶隙電壓，再基于參考電壓，并根據該內部帶隙電壓和電源電壓之間的線性關系計算得到電源電壓，由于是通過單片機內部的帶隙電壓計算電源電壓，所以在LED燈具不工作時，單片機處于休眠狀態。從而可以減少額外的電源電 壓檢測電路以及其帶來的功耗，檢測方便，節約資源。

附圖說明

為了更清楚地說明本發明實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。

圖1是本發明實施例提供的電壓檢測電路的第一實施例的結構示意圖；

圖2是本發明實施例提供的電壓檢測電路的第二實施例的結構示意圖；

圖3是本發明實施例提供的電壓檢測電路的第三實施例的結構示意圖；

圖4是本發明實施例提供的電壓測量方法的第一實施例的流程示意圖；

圖5是本發明實施例提供的電壓測量方法的第二實施例的流程示意圖。

具體實施方式

本發明實施例提供了一種電壓檢測電路及電壓測量方法，以期可以更簡便地檢測鋰電池的電壓。

為了使本技術領域的人員更好地理解本發明方案，下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明一部分的實施例，而不是全部的實施例。基于本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都應當屬于本發明保護的范圍。

本發明的說明書和權利要求書及上述附圖中的術語“第一”、“第二”和“第三”等是用于區別不同對象，而非用于描述特定順序。此外，術語“包括”以及它們任何變形，意圖在于覆蓋不排他的包含。例如包含了一系列步驟或單元的過程、方法、系統、產品或設備沒有限定于已列出的步驟或單元，而是可選地還包括沒有列出的步驟或單元，或可選地還包括對于這些過程、方法、產品或設備固有的其它步驟或單元。

首先參見圖1，圖1是本發明實施例提供的電壓檢測電路的第一實施例的結構示意圖。其中，如圖1所示，本發明第一實施例提供的電壓檢測電路可以包括：

參考電壓發生電路1和單片機2；

其中，所述參考電壓發生電路1的輸出端與所述單片機2的基準電壓輸入引腳連接，所述參考電壓發生電路1的供電端接工作電壓，其中，所述參考電壓發生電路1用于給所述單片機2提供參考電壓，并將所述參考電壓通過所述輸出端輸出到所述單片機2；

所述單片機2的電源引腳接電源電壓，所述單片機2用于通過檢測所述單片機2的帶隙電壓，并利用所述帶隙電壓與電源電壓之間的關系表達式計算所述電源電壓。

其中，參考電壓發生電路1可以產生一標準電壓，從而與單片機2的基準電壓輸入引腳連接，用于給單片機2提供參考電壓，從而使整個電壓檢測電路的電壓檢測更為準確。

其中，帶隙電壓為單片機2工作后，即可檢測到的一內部電壓，該帶隙電壓與單片機2的電源電壓之間呈線性關系，所以在本發明實施例中，可在單片機2工作時根據該帶隙電壓在一般環境溫度下(-20℃～+40℃)跟單片機的電源電壓近似線性特性來檢測單節鋰電池的電壓。

在本發明實施例中，單片機2的供電端接工作電壓，也即需要測量的電源電壓。

可選地，在本發明的一些可能實施方式中，在單片機2的供電端和電源電壓接入引腳的公共節點處接電容的一端，電容的另一端接地，用于給單片機2提供穩定的輸入電壓。

優選地，在本發明的一些可能的實施方式中，上述電容的值可以為147微法。

在本發明實施例中，當電路接通后，電路開始工作，單片機2檢測內部帶隙電壓，并基于參考電壓發生電路1提供的參考電壓對該帶隙電壓進行標準化，再根據帶隙電壓和電源電壓之間的線性關系，檢測得到兩組帶隙電壓和電源電壓，即可計算得到帶隙電壓和電源電壓的準備的線性表達式，從而可在后續利用該表達式在任何時刻通過檢測帶隙電壓計算得到該時刻的電源電壓。利用該方法，可直接在單片機內部檢測帶隙電壓從而計算電源電壓，從而可以不用接額外的電源電壓檢測電路即可得到單片機的電源電壓。由于是通過單片機內部的帶隙電壓計算電源電壓，所以在LED燈具不工作時，單片機處于休眠狀態， 減少額外的電壓檢測電路帶來的功耗，檢測方便，節約資源。

本發明通過單片機檢測單片機的內部帶隙電壓，再基于參考電壓，并根據該內部帶隙電壓和電源電壓之間的線性關系計算得到電源電壓，由于是通過單片機內部的帶隙電壓計算電源電壓，所以在LED燈具不工作時，單片機處于休眠狀態。從而可以減少額外的電源電壓檢測電路以及其帶來的功耗，檢測方便，節約資源。

參見圖2，圖2是本發明實施例提供的電壓檢測電路的第二實施例的結構示意圖。其中，如圖2所示，圖2是圖1所示的電壓檢測電路的更為具體的描述，如圖2所示：

所述參考電壓發生電路1包括電阻11和穩壓源12，所述穩壓源12的控制端和所述穩壓源12的取樣端連接，并與所述電阻11的一端連接，所述穩壓源12的地引腳接地，所述電阻11的另一端接輸入電壓，所述穩壓源12的取樣端為所述參考電壓發生電路1的輸出端。

可選地，在本發明的一些可能的實施方式中，用于給參考電壓發生電路1提供電壓輸入的電阻11的一端可接一電池。

優選地，在本發明的另一些可能的實施方式中，用于給參考電壓發生電路1提供電壓輸入的電阻11的一端也可由單片機的一引腳提供，從而可以節約額外的電源輸入。

優選地，在本發明的一些可能的實施方式中，電阻11的阻值為1千歐姆。

本發明實施例中通過利用穩壓源12實現參考電壓發生電路1的功能，從而給單片機2提供標準電壓。

參見圖3，圖3是本發明實施例提供的電壓檢測電路的第三實施例的結構示意圖。其中，如圖3所示，圖3是圖2所示的電壓檢測電路的更為具體的描述，如圖3所示：

所述單片機2的型號為HT66F006，所述單片機2的基準電壓輸入引腳與所述穩壓源的取樣端連接，所述單片機2的電源引腳接電源電壓，所述單片機2的地引腳接地。

所述單片機2的第五輸入輸出引腳與所述參考電壓發生電路1的電壓輸入端連接，用于利用所述單片機2的第五輸入輸出引腳為所述參考電壓發生電路1提供工作電壓。

所述穩壓源12的型號為TL431。

在本發明實施例中，利用單片機2的第五輸入輸出引腳給參考電壓發生電路1提供穩定電壓，從而可以省去了給參考電壓發生電路1接額外的供電電源。

本發明實施例利用TL431穩壓源給HT66F006單片機的基準電壓輸入引腳提供基準電壓，并利用HT66F006單片機的第五輸入輸出引腳給參考電壓發生電路1提供工作電壓，從而可以使HT66F006單片機基于該基準電壓進行電壓檢測，以及可以簡便地利用單片機給參考電壓發生電路1提供工作電壓，從而電壓檢測電路可在該連接下進行電壓檢測。

參見圖4，圖4是本發明實施例提供的電壓測量方法的第一實施例的流程示意圖。其中，圖4所示的電壓測量方法應用于圖1至圖3所示的電壓檢測電路，具體地，在圖1至圖3所示的電壓檢測電路的單片機中實現，如圖4所示，本發明實施例提供的電壓測量方法可以包括：

S401、檢測單片機內部帶隙電壓。

在本發明實施例中，可以基于上述電壓檢測電路由單片機檢測其內部帶隙電壓。

具體地，檢測單片機的內部帶隙電壓后，基于基準電壓得到標準的內部帶隙電壓值并將該值經過ADC(模數轉換)轉換成一數字值。

S402、根據內部帶隙電壓與電源電壓的關系表達式計算電源電壓。

在本發明實施例中，內部帶隙電壓與電源電壓的關系表達式為線性表達式y＝kx+b，所以可以理解，對于線性表達式來說，可以通過兩組帶隙電壓與電源電壓的數值即可計算該表達式中的參數，即確定出準確的表達式，從而后續可再利用該確定表達在計算得到內部帶隙電壓后計算電源電壓的值。

可以看出，本實施例的方案中，通過檢測單片機內部帶隙電壓，再根據該內部帶隙電壓與電壓電壓的關系表達式計算電源電壓，從而不需要額外的電壓檢測電路即可實現對電路的電源電壓的檢測，可以減少額外的電源電壓檢測電路以及其帶來的功耗，檢測方便，節約資源。

可選地，在本發明的一些可能的實施方式中，所述檢測單片機內部帶隙電壓之前，所述方法還包括：

確定所述內部帶隙電壓與所述電源電壓的線性表達式y＝kx+b。

可以理解，需要在確定出來內部帶隙電壓與電源電壓的線性表達式才能通 過檢測到的單片機內部帶隙電壓計算得到電源電壓。

可選地，在本發明的一些可能的實施方式中，所述確定所述內部帶隙電壓與所述電源電壓的關系表達式y＝kx+b，包括：

分別采集兩次不同的所述內部帶隙電壓值與所述電源電壓值；

利用所述兩次不同的所述內部帶隙電壓值與所述電源電壓值以及所述線性表達式y＝kx+b，確定所述內部帶隙電壓與所述電源電壓的線性表達式。

可以理解，對于線性表達式，可以通過兩組內部帶隙電壓的值與電壓電壓的值來確定該表達式，從而在確定出來該表達式后即可利用該表達式計算電源電壓。

可選地，在本發明的一些可能的實施方式中，對于采集到的內部帶隙電壓以及電源電壓需要根據標準電壓進行轉換，并通過ADC轉換得到一數值進行計算。

參見圖5，圖5是本發明實施例提供的電壓測量方法的第二實施例的流程示意圖。其中，圖5所示的電壓測量方法應用于圖1至圖3所示的電壓檢測電路，具體地，在圖1至圖3所示的電壓檢測電路的單片機中實現，如圖5所示，本發明實施例提供的電壓測量方法可以包括：

S501、分別采集兩次不同的參考電源電壓以及參考電源電壓分別對應的參考內部帶隙電壓。

具體地，在本發明實施例中，使用TL431作為AD采樣的參考電壓。因為如果采用常用的電池電壓采樣電路，會增加待機電流，增加最小待機電流：I＝(3.0V/200K)＝15uA，增加最大待機電流：I＝(4.2V/200K)＝21uA，導致單節鋰電池供電的電路板待機電流會增大15uA-20uA。

S502、利用兩次不同的參考電源電壓與參考內部帶隙電壓確定該內部帶隙電壓與電源電壓的線性表達式y＝kx+b。

具體地，在本發明實施例中，采用圖3的TL431作為AD采樣的參考電壓，再采用高精度的直流穩壓源作為單片機的電源電壓，測量出2次不同VCC值情況下帶隙電壓的ADC轉換值，通過2次測量可計算出單片機的電源電壓與單片機帶隙電壓之間的線性表達式。

例如，使用精準直流電壓源給單片機供電2.7V，單片機AD采樣得到的帶隙電壓為1.241V，使用精準直流電壓源給單片機供電5.5V，單片機AD采樣得 到的帶隙電壓為1.255V。根據y＝kx+b可以得到2個等式：

1.241k+b＝2.7；

1.255k+b＝5.5。

根據這2個等式，得到k＝200,b＝-245.5，從而可確定出來單片機內部帶隙電壓與所述電源電壓的線性表達式為y＝200x-245.5。

S503、檢測單片機內部帶隙電壓。

具體地，在確定出單片機內部帶隙電壓與所述電源電壓的線性表達式y＝200x-245.5后，再接單節鋰電池直接單片機供電，并檢測此時單片機的內部帶隙電壓經過轉換后的值。

S504、根據該內部帶隙電壓與電源電壓的關系表達式y＝kx+b計算電源電壓。

具體地，舉例說明，在確定出單片機內部帶隙電壓與所述電源電壓的線性表達式y＝200x-245.5后，單片機再采樣得到帶隙電壓為1.248V，則可以算出單節鋰電池電壓為4.1V。

可以看出，本實施例的方案中，通過檢測單片機內部帶隙電壓，再根據該內部帶隙電壓與電壓電壓的關系表達式計算電源電壓，從而不需要額外的電壓檢測電路即可實現對電路的電源電壓的檢測，可以減少額外的電源電壓檢測電路以及其帶來的功耗，檢測方便，節約資源。

本領域普通技術人員可以理解實現上述實施例方法中的全部或部分流程，是可以通過計算機程序來指令相關的硬件來完成，所述的程序可存儲于一計算機可讀取存儲介質中，該程序在執行時，可包括如上述各方法的實施例的流程。其中，所述的存儲介質可為磁碟、光盤、只讀存儲記憶體(Read-Only Memory，ROM)或隨機存儲記憶體(Random Access Memory，RAM)等。

以上所揭露的僅為本發明一種較佳實施例而已，當然不能以此來限定本發明之權利范圍，本領域普通技術人員可以理解實現上述實施例的全部或部分流程，并依本發明權利要求所作的等同變化，仍屬于發明所涵蓋的范圍。